价层电子对互斥理论（VSEPR）演示

实验目的

学会用价层电子对数预测简单分子或离子的空间结构。

实验原理

中心原子的价层电子对（成键电子对和孤电子对）相互排斥，趋向于尽可能远离。价层电子对数 = σ键电子对数 + 孤电子对数；孤电子对数 = (a − xb)/2，其中 a 为中心原子价电子数，x 为配位原子数，b 为每个配位原子最多接受的电子数。2 对为直线形，3 对为平面三角形，4 对为四面体形。

实验器材

• 中心原子
• 成键电子对
• 孤电子对
• 配位原子
• 示例分子 CO₂、BF₃、CH₄、NH₃、H₂O

实验步骤

1. 选择一个示例分子，确认中心原子和配位原子数
2. 观察电子对在空间中的排布，记录价层电子对数
3. 区分成键电子对与孤电子对，算出孤电子对数
4. 判断 VSEPR 模型的形状
5. 略去孤电子对，写出分子的空间结构

实验现象与结论

价层电子对数为 2、3、4 时，电子对分别排成直线形、平面三角形、四面体形。无孤电子对时，分子构型与电子对排布一致，如 CO₂ 直线形、BF₃ 平面三角形、CH₄ 正四面体形；有孤电子对时两者不同，如 NH₃ 三角锥形、H₂O V形。

常见问题

孤电子对数怎么计算？

孤电子对数 = (a − xb)/2。例如 H₂O 中 O 的 a=6，x=2，b=1，孤电子对数为 2。

价层电子对数就等于分子构型吗？

不一定。价层电子对数决定 VSEPR 模型，有孤电子对时分子构型与模型不同。